Vir napajanja Načelo delovanja in značilnosti. Baterije in enote za neprekinjeno napajanje

Vir energije je posebna naprava, ki napaja različne porabnike energije. Viri energije so razdeljeni na primarne in sekundarne.

Prva skupina vključuje pretvornike. Njihov glavni namen je pretvoriti vsako vrsto energije v električno energijo. To pomeni, da je primarni vir energije generator električne energije.

Primarni viri energije so viri kemijskih tokov (galvanske celice, gorivne celice, baterije, redoks celice) in drugo viri energije (fotoelektrični pretvorniki, elektromehanski tokovni viri, termoelektrični pretvorniki, MHD generatorji, radioizotopni energijski viri).

Sekundarni viri pretvarjajo električno energijo. Omogočajo vam moč za različne naprave z zahtevanimi parametri. V to skupino spadajo transformatorji in avtotransformatorji, stabilizatorji napetosti, stabilizatorji tokovni, impulzni pretvorniki, pretvorniki vibracij, inverterji, kladiva.

Izbira napajanja (PSU)

Pri izbiri ali razvoju napajalne enote je treba upoštevati obratovalne pogoje, naravo obremenitve, varnostne zahteve itd. Zaželeno je imeti zaščitno napravo, majhno težo in velikost.

Napajanje je del elektronske opreme, tako da lahko preseganje tolerance katerega koli od njegovih parametrov vodi v nestabilno delovanje ali odpoved celotne naprave.

Glavni tipi sekundarnih virov energije

Omrežne napajalne enote so del katere koli elektronske naprave. Razdeljeni so v naslednje vrste:
- brez transformatorja;
- linearno;
- impulz.

Brez transformatorja

Te naprave so zelo preproste, poceni, ne potrebujejo konfiguracije. Napajalno vezje vsebuje le nekaj elementov: vhodni tokokrog, usmernik in parametrični stabilizator. Naprave so ocenjene za tokove do stotine mA. So lahki in težki. Potrošnik se napaja iz omrežja skozi kondenzator ali upor za gašenje in je stalno pod napetostjo omrežja. Zato pri delu s previdnostjo: ne dotikajte se neizoliranih elementov.

Linearna

Začela se je uporabljati v elektronski opremi v začetku 20. stoletja. Trenutno so zastareli in se v glavnem uporabljajo v poceni gradnjah zaradi svojih lastnih pomanjkljivosti: velike teže in velikosti, nizke učinkovitosti. Prednosti linearnih napajalnikov so enostavnost in visoka zanesljivost, nizka raven hrupa in sevanje.

Načelo delovanja napajalnika je zelo preprosto. Vhodna napetost se napaja transformatorju, spušča na želeno vrednost, popravlja, poravnava s kondenzatorjem in se napaja na vhod stabilizatorja, ki je sestavljen iz tranzistorja in krmilnega vezja. Napetost "presežka" se kompenzira z regulacijskim tranzistorjem. Zato proizvaja znatno moč v obliki toplote. Linearno napajanje je priporočljivo uporabiti pri porabi toka do 1A.

Impulzno napajanje

V elektronskih napravah, ki porabijo tok od 1 do 5 amperov, uporabite impulzni napajalniki. Načelo delovanja takšnih naprav temelji na pretvorbi omrežne napetosti v izmenični tok visoke frekvence. Visokofrekvenčni transformatorji imajo majhno težo in velikost. Zato so stikalni napajalniki veliko manjši in lažji od linearnih. Posebnost teh naprav je visoka stopnja lahkega sevanja, kar vodi do potrebe po zaščiti in filtriranju visokofrekvenčnih motenj.

Posebno mesto zavzemajo preklopni napajalniki z vhodom brez transformatorja in visokofrekvenčni pretvornik za delovanje s frekvencami 20-400 kHz. Učinkovitost teh naprav doseže 90% ali več. Vendar do sedaj niso našli široko uporabo zaradi visokih stroškov, kompleksnosti naprave, nizke zanesljivosti, visoke stopnje motenj.

Značilnosti enosmernega napajanja

Te naprave so zasnovane tako, da proizvajajo stabilno konstantno napetost ali tok. V skladu s tem imajo stabilizacijske načine tako v toku kot po napetosti. To pomeni, da se pri največji spremembi toka napetost praktično ne spreminja in podobno, pri večjih nihanjih napetosti, ostane trenutna vrednost konstantna.

Obstaja trenutni način izklopa. V tem načinu se napetost odstrani iz napajane naprave, če tok presega nastavljeno vrednost.
Sodoben napajalnik ima več nastavljivih izhodov in dodatnih izhodov za fiksne napetosti (3.3V, 5V, 12V ...).

Delovanje napajalnika se upravlja z vgrajenim mikrokrmilnikom. Načini delovanja in posamezni parametri so zapisani v pomnilniških celicah.
Napajanje z energijo je odvisno od namena naprave in opravil. Proizvajalci proizvajajo naprave nizke (do 100 W), srednje (do 300 W) in visoke (nad 300 W) moči.

Kakšna je razlika med neprekinjenimi in rezervnimi viri energije?

Rezervni vir napajanja je priključen na opremo samo, ko se napetost omrežja zmanjša. Povezava se lahko izvede v avtomatskem ali ročnem načinu.

Neprekinjeno napajanje (UPS) se uporablja v opremi, v kateri ni omrežnega napajanja. Trajno so povezani in zagotavljajo stabilno moč. UPS je tako primarni kot tudi rezervni vir napajanja. V primeru izgube napetosti v omrežju se samodejno preklopi na rezervno napajanje.

Sestava neprekinjenega napajanja vključuje omrežno napajanje, rezervni vir napajanja (akumulatorska baterija), polnilnik, stikalno vezje.

Glavne vrste UPS, aplikacijske funkcije

Periodični nenadni izpadi energije so postali običajna v naših življenjih. Na žalost tovrstne napetosti bistveno skrajšajo življenjsko dobo gospodinjskih aparatov, kar vodi do izgube elektronskih podatkov.

Neprekinjeno napajanje pomaga preprečevati neprijetne posledice. Sodoben trg predstavlja široko paleto teh naprav. Načelo delovanja je zelo preprosto: naprava je vklopljena v električno omrežje in z njo so priključeni gospodinjski aparati. Če omrežje deluje normalno, bo UPS le zbiral energijo. Ob izgubi električne energije se UPS vklopi pri delu.

UPS ima naslednje vrste:

• Backup UPS. Primeren za pisarniško opremo, računalnike, domačo uporabo. Učinkovitost je približno 99%. To je dobro neprekinjeno napajanje. Cena je zelo dostopna. Na žalost taki sistemi neprekinjenega napajanja ne delujejo samo, ko je električna energija izklopljena, temveč tudi, ko se spremenijo njeni parametri, zato se obraba baterije poveča. V tem primeru lahko predlagate uporabo dodatnega zunanjega vira napajanja.

• UPS z interaktivno linijo. Delajte samo v primeru popolnega izpada električne energije. Uporabljajo se lahko za pisarniško opremo, ogrevalne kotle, računalniško opremo.

• UPS z dvojno pretvorbo. To je najdražje neprekinjeno napajanje. Njegova cena presega 50 tisoč rubljev, vendar je vredno. UPS-i z dvojno pretvorbo prinašata odčitavanje omrežja na odlične parametre. Čas preklopa okvare je manj kot 1 ms. Uporabljajo se za napajanje medicinske opreme, strežnikov, zelo občutljive opreme.

Zamenjava baterije UPS

Baterije za ponovno polnjenje - napajalni viri toka - so najšibkejši element UPS-a. 90% napak UPS je posledica okvare baterije. V UPS-u so praviloma nameščene zaprte baterije. Elektrolit je masa na osnovi gela žveplove kisline. To je ena najcenejših tipov baterij. Hkrati so zelo učinkoviti (nizek notranji upor, nizko samopraznjenje).

Svinčene baterije ne dopuščajo močnega praznjenja. V tem primeru hitro izgubijo zmogljivost. Njihov delovni čas ne presega 5 let. Visoka temperatura in pogoste praznjenja občutno skrajšajo življenjsko dobo baterije.
Merila za izbiro baterije za UPS:
• Baterija mora imeti zahtevano napetost in velikost.
• Priporočljivo je vgraditi baterije od uglednih proizvajalcev.
• Za UPS so primerne samo posebej izdelane baterije ali baterije nekaterih blagovnih znamk.